濕陷性黃土地區(qū)框架結(jié)構(gòu)糾傾技術(shù)實(shí)踐

許蘭生

中國(guó)石化第五建設(shè)公司 廣東廣州 510145

濕陷性黃土地區(qū)框架結(jié)構(gòu)糾傾技術(shù)實(shí)踐

許蘭生

中國(guó)石化第五建設(shè)公司 廣東廣州 510145

1 工程概況

位于蘭州市區(qū)西固城黃河河畔的某企業(yè)原料倉(cāng)庫(kù)，建于1985年，是五層獨(dú)立基礎(chǔ)的框架結(jié)構(gòu)，平面布置成“一”字型，建筑面積約6122m2，建筑物檐口頂面標(biāo)高為21.20m，獨(dú)立基礎(chǔ)底部標(biāo)高為－1.54m，地基土為III級(jí)自重濕陷性黃土，平均厚度約16.0m。

2011年8 月初發(fā)現(xiàn)該建筑物地基已經(jīng)發(fā)生的不均勻變形正在加劇，縱墻1～3層的墻體出現(xiàn)新裂縫。經(jīng)測(cè)量，建筑物沿著縱向發(fā)生了魚(yú)腹式的不均勻變形（即中間大，兩頭小），沿著橫向發(fā)生了北側(cè)高而南側(cè)低的傾斜變形，縱向地基局部最大傾斜量100mm，傾斜率5.5‰。橫向整體最大傾斜量243mm，傾斜率為9.2‰＞7‰，墻體裂縫最大寬度5mm。根據(jù)現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，該建筑物為危樓。地基的不均勻沉降（見(jiàn)圖1）。

2 事故原因分析

（1）局部雨水蓄積量多。由于蘭州地處自重濕陷性黃土地區(qū)，在一定壓力作用下，地基具有遇水產(chǎn)生濕陷的傾向。該建筑物的南面地勢(shì)低洼，長(zhǎng)年排水不暢，雨水蓄積，原地基勘察報(bào)告中－6m處的地基含水率為10%～12%，在地基變形加劇之前地基的含水率已經(jīng)達(dá)到了15%～19%。所以，多年來(lái)的雨水蓄積使建筑物地基發(fā)生變形，加劇了蓄積雨水的量，使地基承載力下降。

（2）地基夯填厚度薄，地基處理深度淺。地基采用大開(kāi)挖3m，后原土夯實(shí)至－2.14標(biāo)高地位置，再用3：7灰土夯填至－1.54的高度，實(shí)際夯填厚度合計(jì)為1.8m。

（3）管理不善，致使水路不暢，也是建筑物傾斜的誘發(fā)因素之一。

3 糾傾方案設(shè)計(jì)

3.1 糾傾途徑

建筑物北面高而南面低，在南面的變形呈魚(yú)腹形，是兩頭高而中間低，要讓建筑物的變形縫恢復(fù)正常，技術(shù)途徑只有兩條：一為頂升，使南面抬高；一為迫降，使北面的地基降低。但是，如果采用截?cái)喾斏漤斏牟课恢挥兄雍突A(chǔ)底部可供選擇。如果選擇柱子作為頂升部位，一方面柱子的連接是一個(gè)難度不小的課題，另一方面，柱子的截?cái)嗔刻螅既恐拥?/4。若用全部膨脹材料進(jìn)行頂升，頂升的同步性很難保證。若采用設(shè)備頂升，現(xiàn)場(chǎng)卻沒(méi)有合適的反力點(diǎn)支撐設(shè)備。

經(jīng)過(guò)充分討論，綜合各種因素，決定采用首先加固南面，并在南面的局部進(jìn)行膨脹材料頂升，然后再在北面進(jìn)行迫降法糾傾的技術(shù)途徑。

3.2 固傾技術(shù)

固傾是糾傾的第一步。建筑物在糾傾之前，必須要加固建筑物較低一側(cè)的地基，以穩(wěn)定變形。這個(gè)過(guò)程叫做固傾。固傾技術(shù)較多，該工程采用膨脹擠密固傾技術(shù)。

3.2.1 成孔

開(kāi)孔位置是A軸線的20個(gè)獨(dú)立基礎(chǔ)；開(kāi)孔方法是用洛陽(yáng)鏟人工成斜孔，孔深12.00m，孔徑為120mm，開(kāi)孔方向是從基礎(chǔ)四周邊沿向中心傾斜，和垂直方向成22°，孔間距與孔的排數(shù)（見(jiàn)表 1）。

3.2.2 灌灰

把粒徑在5mm～20mm的生石灰顆粒灌入斜孔中，每層灌入厚度300mm左右，用自制剛性把柄的錘子人力錘實(shí)。

3.3 迫降技術(shù)

3.3.1 參數(shù)設(shè)計(jì)［3～7］

（1）應(yīng)力解除法。根據(jù)建筑物大進(jìn)深大開(kāi)間特點(diǎn)，選擇連續(xù)型應(yīng)力解除（即通長(zhǎng)開(kāi)槽）。經(jīng)過(guò)非線性程序分析，解除應(yīng)力豎向開(kāi)槽的最佳深度為6m，即－6m的標(biāo)高位置；

（2）應(yīng)力附加法。附加應(yīng)力水平開(kāi)孔的參數(shù)設(shè)計(jì)：孔的最佳深度為11m，即超過(guò)建筑物重心的位置；開(kāi)挖孔的空間位置在槽內(nèi)－4.5m處；孔φ為150mm；孔中心距為500mm。成孔以后觀察至少2d后，根據(jù)建筑物回傾的量和速度來(lái)確定是否對(duì)水平孔進(jìn)行加密。

（3）剛度軟化法。每個(gè)水平孔內(nèi)等量注水，注滿(mǎn)為止。

被軟化的地基層的土質(zhì)狀況要求既有可靠的透水性能，又有一定的均質(zhì)性。水在土層中的滲流位置和方向必須具有可靠的可控性，這是軟化地基土體剛度法迫降糾傾成功的必備條件。

表1 人工成孔設(shè)計(jì)參數(shù)

表2 土工試驗(yàn)結(jié)果報(bào)告

（4）局部頂升法。在該建筑物沉降量最大的中間位置布置頂升點(diǎn)，頂升方法采用人工生石灰樁擠密膨脹法，室內(nèi)外均有工作面，故進(jìn)行雙向成孔。膨脹頂升的方法是用洛陽(yáng)鏟成孔然后灌生石灰粉并擊搗密實(shí)。

3.3.2 注水量控制

注水剛開(kāi)始時(shí)，處在探索沉降和糾傾規(guī)律的初期，不能操之過(guò)急，必須謹(jǐn)慎。應(yīng)每天觀測(cè)一次回傾值，并根據(jù)回傾的變化規(guī)律，按要求及時(shí)調(diào)整注水量，要求日回傾量最大值不超過(guò)10mm。考慮到注水停止后建筑物會(huì)發(fā)生滯后變形，因而應(yīng)提前停止注水，并且要密切監(jiān)測(cè)回傾值的變化。

3.3.3 變形監(jiān)控

結(jié)構(gòu)回傾量的觀測(cè)方法較多，有水準(zhǔn)儀測(cè)量法、經(jīng)緯儀測(cè)量法、鉛垂法、位移傳感器法等，在本工程中采用了前3種方法，結(jié)構(gòu)的回傾狀態(tài)完全能夠隨時(shí)監(jiān)測(cè)。

4 糾傾施工

原方案共分三個(gè)實(shí)施階段。

第一階段，采用開(kāi)挖探坑探孔的方式，探明軟化地基層土質(zhì)狀況。土工試驗(yàn)結(jié)果（見(jiàn)表2）。試驗(yàn)結(jié)果表明，地質(zhì)狀況良好，符合軟化地基土體剛度法迫降糾傾的技術(shù)要求。

第二階段，對(duì)已經(jīng)發(fā)生沉降的區(qū)域進(jìn)行擠密膨脹加固，對(duì)建筑物沉降量最大的中間位置按照原有設(shè)計(jì)方案進(jìn)行膨脹頂升，對(duì)建筑物較高側(cè)地基進(jìn)行沉降處理。迫降一側(cè)7#測(cè)點(diǎn)的沉降變化結(jié)果（見(jiàn)圖2）；建筑物的回傾測(cè)試結(jié)果（1# 測(cè)點(diǎn)）（見(jiàn)圖3）。

按照糾傾方案設(shè)計(jì)方法，先后使用了膨脹頂升法、解除應(yīng)力法，附加應(yīng)力法，軟化土體剛度法等技術(shù)。經(jīng)過(guò)45d時(shí)間，使建筑物縱橫向傾斜率均達(dá)到了小于3‰的設(shè)計(jì)要求。

第三階段，地基加固。在地基加固階段，所確定的加固技術(shù)思路主要包括消耗地基土多余水份，降低地基土含水率和密實(shí)地基土。施工措施是用水泥和石灰粉混合物為材料，采用人工成孔的擠密樁的方法達(dá)到消耗地基水和密實(shí)地基土的目的。樁根據(jù)具體需要采用了斜樁、垂直樁和水平樁。

建筑物糾傾后，墻體裂縫縮小，故未做任何技術(shù)處理。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）傾斜工程的個(gè)性在糾傾技術(shù)上表現(xiàn)的比較突出。對(duì)于不同結(jié)構(gòu)形式、不同基礎(chǔ)形式的建筑物或不同場(chǎng)地土上的建筑物，其糾傾方法均不相同，即便使用同一糾傾方法，其糾傾技術(shù)的具體應(yīng)用又有所差異；

（2）工程糾傾設(shè)計(jì)工作的最大特點(diǎn)是施工方案設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)性，第二天的施工內(nèi)容需待將當(dāng)天的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析之后才能決定，不象新建工程那樣，施工圖的靜態(tài)性（即設(shè)計(jì)內(nèi)容的不變性）表現(xiàn)的比較突出，即一張施工圖可以指導(dǎo)工程施工的全過(guò)程。

（3）把握傾斜對(duì)象的工程特點(diǎn)及其地基的地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)糾傾成敗的關(guān)鍵之一。

1中國(guó)建筑科學(xué)研究院． 既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范（JGJ123-2000）．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000年.

2唐業(yè)清，萬(wàn)墨林等編著．《建筑物改造與病害處理》．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000.

3宋彧，段敬民，工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)與加固.北京：科學(xué)出版社，2005.8.181～196.

4宋彧,張貴文,李春燕.濕陷性黃土地基上磚混房屋糾傾方案研究與實(shí)踐.《建筑結(jié)構(gòu)》,Vol.32.No.11，Nov.2002.

5張貴文、朱彥鵬、衡濤、羅維剛、宋彧，濕陷性黃土地基應(yīng)力解除法迫降糾傾試驗(yàn)研究（Ⅰ）《建筑科學(xué)》.2007年3月，第3期(總第116期)：38～43.

6張貴文、朱彥鵬、曹輝、楊文俠、宋彧，濕陷性黃土地基應(yīng)力附加法迫降糾傾試驗(yàn)研究（Ⅱ）《建筑科學(xué)》.2007年3月，第3期(總第116期)：43～47.

7宋彧、朱彥鵬、張貴文、衡濤，濕陷性黃土地基剛度軟化法迫降糾傾試驗(yàn)研究（Ⅲ）《建筑科學(xué)》.2007年3月，第3期(總第 116期)：47～52.

TU744

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1672-9323（2012）02-0085-02

2012-01-22）